Prof. Dr. Ayşen Erdinçler

Transkript

1 Prof. Dr. Ayşen Erdinçler Boğaziçi Üniversitesi, Çevre Bilimleri Enstitüsü Hisar Kampüs, Bebek, İstanbul Tel: Fax:

2

3 Atıksulara fiziksel, kimyasal ve biyolojik arıtma işlemleri uygulanması sonucunda ortaya çıkan konsantre halde organik ve inorganik kirleticiler içeren çamurlardır.

4 Yıl Proses 1960 Anaerobik Çürütme- Susuzlaştırma 1970 Susuzlaştırma- Kompost 1980 Yakma 1990 Termal Arıtma (Solidifikasyon) (tuğla, vb.) 2000 ler Susuzlaştırma Yakma Termal Kurutma Teknolojileri (piroliz) Biyogaz üretimi, Biyogaz üretimi, Gazifikasyon, Ek yakıt olarak Kullanım

5 Türkiye de 16 sı büyükşehir belediyesi olmak üzere 3200 den fazla belediye mevcuttur. Nüfusun %70 ine su ve kanalizasyon sistemi sağlanmaktadır. Nüfusun %40 ına ise atıksu arıtma tesisi hizmeti verilmektedir. Halihazırda yaklaşık 275 adet evsel AAT mevcuttur yılında, arıtma çamuru üretim oranı yılda1.1 Mton KM dir.

6 Kuru katı madde miktarı (ton)

7 Kuru katı madde miktarı (ton/yıl)

8 Kaynak: İSKİ Genel Müdürlüğü

9 milyon kg kuru katı madde Almanya İngiltere İspanya Polonya Holanda

10 Maden sahalarında dolgu malzemesi olarak kullanma Çimento fabrikalarında 14% ek yakıt ve alternatif hammadde olarak kullanma 15% Yakma 5% Toprakta kullanma 14% Çamur kurutma havuzlarında bekletilen 4% Belediye çöp alanına dökülen 10% Düzenli depolama 35% Geçirimsiz zeminde bekletilen 3% 10

11 Çimento fabrikalarında ek yakıt ve alternatif hammadde olarak kullanma 15% Yakma 5% Toprakta kullanma 10% Maden sahalarında dolgu malzemesi olarak kullanma 15% Gelişiüzel atma 5% Belediye çöp alanına dökülen 10% Üretimde kullanılan 5% Düzenli depolama 35% 11

12 Yıl Yönetmelik 1991 Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği 1993-(2005) Tıbbi Atıkların Kontrolü Yönetmeliği 1995-(2005) Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği 2008 Atık Yönetimi Genel Esaslarına İlişkin Yönetmelik 2009 Çevre Denetimi Yönetmeliği 2010 Toprak Kirlilğinin Kontrolü ve Noktasal Kaynaklı Kirlenmiş Sahalara Dair Yön Evsel ve Kentsel Arıtma Çamurlarının Toprakta Kullanılmasına Dair Yön.

13 Yenilenebilir enerji kaynaklarından (YEK) elektrik üreten tesisler için "YEK destekleme mekanizmasında" belirlenen fiyatlar: Hidroelektrik üretim tesisi için 7.3 dolar sent Rüzgar enerjisine dayalı üretim tesisi için 7.3 dolar sent Jeotermal enerjisine dayalı üretim tesisi için 10.5 dolar sent Biyokütleye dayalı üretim tesisi için (çöp gazı dahil) 13.3 dolar sent Güneş enerjisine dayalı üretim tesisi için 13.3 dolar sent.

14 HEDEFLENEN ATIK YÖNETİMİ HİYERARŞİSİ Klasik atık hiyerarşisi 2020 yılı sonrası için hedeflenen atık hiyerarşisi önleme geri kazanım önleme Bertaraf (düzenli depolama) geri kazanım 14

15 Faydalı kullanım Minimizasyon & Stabilizasyon

16 Çimento fabrikalarında ek yakıt ve alternatif hammadde olarak kullanım Maden sahalarının rehabilitasyonu kapsamında dolgu amacı ile kullanım Toprakta kullanım Kompostlaştırma Yapı malzemelerinde alternatif hammadde olarak kullanım Anaerobik arıtma yöntemleri ile biyogaz üretimi 16

17 1) Tarımsal ve açık alanlarda değerlendirme 2) Kurutulmuş çamurun değerlendirilmesi Tarımsal gübre ve toprak iyileştiricisi olarak Yakma Isı ve elektrik elde etmek için Çimento fabrikalarında ek yakıt olarak Kömürlü santrallerde ek yakıt olarak 3) Çamurdan biyogaz/biyoyakıt eldesi 4) Gazlaştırma (piroliz) 5) Alternatif metodlar Yaş oksidasyon, Hidroliz, Hidrotermal oksidasyon, Mikrodalga

18 Tanım Birim Değer Ham çamur ton KM 1 Uçucu katı madde içeriği % 80 Biyogaz üretim potansiyeli m 3 /ton KM 936 Biyogaz metan yüzdesi % 64 Metanın enerji değeri kwh/m Biyogaz enerji potansiyeli kwh/ton kuru çamur 4,764

19 Maliyet (%50) Diğer etkenler (%50) Proses (%25) İşletim ve bakım kolaylığı (%15) AAT Montaj ve Kurulum Süresi (%5) Sürdürülebilirlik (%5) Uygulama (%30) İnşa edilebilirlik (%10) Hurda Değeri (%5) Alan gereksinimleri (%10) İzin kolaylığı(%5) Nihai Ürün (%45) Kalite Koku ve patojen oluşum potansiyeli (%15) Pazarlanabilirlik ve çeşitlilik(%10) Ürün sürdürülebilirliği (%20)

20 Odun (enerji ormanları, ağaç artıkları) Yağlı tohum bitkileri (ayçiçek, kolza, soya v.b) Karbonhidrat bitkileri (patates, buğday, mısır, pancar, v.b) Elyaf bitkileri (keten, kenaf, kenevir, sorgum, vb.) Bitkisel artıklar (dal, sap, saman, kök, kabuk vb) Hayvansal atıklar Evsel ve endüstriyel atıklar

21 Biyokütle ve atıktan birçok farklı teknoloji ile dolaylı ya da depolanabilir ara metotlarla enerji elde edilebilmektedir. Bu teknolojiler biyolojik ve termokimyasal metotlar olarak sınıflandırılmaktadır. Biyokimyasal yöntemler: fermentasyon ve anaerobik çürütme (biyometanizasyon) Termokimyasal yöntemler : yakma, gazlaştırma ve piroliz

22

23 Türkiye de Toplam Yenilenebilir Biyoenerji Potansiyeli (Kaygusuz ve Türker, 2002) Biyokütlenin Türü Enerji Potansiyeli, (ktoe) Kuru Tarımsal Atık Nemli Tarımsal Atık 250 Hayvan Atığı Ormancılık ve Odun İşleme Atığı Evsel Atıklar Ateş Odunu Toplam Biyoenerji

24 Toplam Küresel Enerji İhtiyacında Biyokütlenin Rolü Kaynak Öngörülen Zaman aralığı Öngörülen Toplam Küresel Enerji İhtiyacı (EJ/yıl) Biyokütlenin Enerji Üretimine Katkısı, (yıl, %) IPCC (1996) Shell (1994) 2060 WEC (1994) (32%) 325 (46%) 220 (15%) 200 (22%) (14-15%) (15-11%) Greenpeace (1993) (19%) 181 (18%) Johansson vd. (1993) (37%) 206 (37%) (Hall, 1998; WEA, 2000) 24

25 Yanma; oksijen varlığında 850 C nin üzerinde ısı uygulanarak, atığın CO 2, H 2 O ve %30 luk bir kısmının da metal, taş gibi hiç yanmayan katı halde kalan ve taban külü olarak bilinen malzemelere dönüşmesidir. Atığın ön işlem gereksinimine göre ikiye ayrılabilir. Kütlesel yakma: çok az ön işleme ihtiyaç duysa da, yanma ısısını hapseden materyallerden dolayı düşük verime sahiptir. Akışkan yataklı yanma fırını veya döner tambur fırın kullanan tesislerde, önemli miktarda ön-işleme ihtiyaç vardır

26 Yakma Dünya genelinde atıktan enerji üretiminin yaklaşık %90 ı yakma prosesi ile gerçekleştirilmektedir. Dezavantajlar: yüksek yatırım maliyeti, büyük karbon ayak izi ve CO2 salımları, yakma prosesinin ayrıca yönetilmesi gereken kül artıkları dioksin ve furan oluşumu baca gazı arıtımının yüksek işletme maliyeti

27 Organik maddelerin tamamen oksijensiz ortamda yüksek sıcaklıklarda ( ºC) bozunmasıdır. Yavaş ve hızlı piroliz Petrol gibi, pirolitik veya biyo-yağ da kolaylıkla taşınabilir ve arıtılarak pek çok farklı ürüne dönüştürülebilir. Piroliz için kullanılan farklı reaktör tipleri : döner fırın, ısıtılmış tüp ve yüzey temaslı reaktörler 27

28 yüksek kalorifik değerde gaz üretimi (10-20 MJ/m 3 ) yakma ile karşılaştırıldığında daha az hacimli proses gazı syngazın; gaz türbinlerini veya gaz motorlarını kullanarak daha verimli bir biçimde enerji elde etmek üzere kullanımı pirolizin yan ürünleri ve proses atıklarının stabilizasyon materyali vb. olarak kullanılabilirliği modüler tesisler ve inşaa kolaylığı 28/67

29 O 2 free 29/67

30 Karbon içeren katı veya sıvı bir malzeminin bir gazlaştırma ajanı ile yanabilir gaz ürünlere termokimyasal dönüşümüdür. Biokütle oksijensiz ortamda o C ye ısıtılır NOx ve SOx gibi kirleticilerin salım miktarı daha azdır. Gazlaştırma Ürünleri: sentetik gaz (syngaz) CO 2, CO, H 2, CH 4, H 2 O, iz miktarda ağır hidrokarbonlar gazlaştırma ajanındaki inert gazlar küçük karbon granülleri kül ve katran 30

31

32 Kaynak:

33 Biyolojik parçalanmaya karşı dirençli veya biyolojik arıtım sistemine toksik olan organik maddelerin ºC sıcaklıklar arasında su içeren bir ortamda kuvvetli oksidantların varlığında oksitlenmesi esasına dayanır. Genelde uygun sıcaklık, basınç (1-22 MPa), reaksiyon süresi ve yeterli basınçlı hava veya oksijen sağlanırsa yüksek yakma verimi elde edilebilir. İki farklı rejim: Sub-kritik oksidasyon: t < 374,15 C ve basınç > 217,76 atm Süper- kritik oksidasyon: t > 374,15 ve basınç > 217,76 atm

34 Tipik olarak atık aktif çamur %1 oranında kuru madde konsantrasyonuna sahipken, yoğunlaştırıcı sonrası bu miktar %5-6 oranında kuru maddeye, susuzlaştırma sonrası da % oranında kuru maddeye çıkabilmektedir. AÇ nda daha yüksek oranda kuruluk (%10 dan az nem) istendiği takdirde AÇ nın kurutulması gerekir.

35 Alternatif Yakıt ve Hammadde Kullanımı Arıtma Çamurları ( % 90 kuru madde değerine ulaşması şartı ) Boya Çamurları Tekstil İçerikli Atıklar Odun, talaş vb. Plastik İçerikli Atıklar Atık Yağ Grit Ağartma Toprağı Diğer

36 2009 yılında: ton endüstriyel arıtma çamuru ton evsel arıtma çamuru olmak üzere TOPLAM: ton arıtma çamuru çimento fabrikalarında ek yakıt olarak kullanılmıştır.

37 Tebliği Madde-5 yer alan bilgi ve belgelerle hazırlanan deneme yakması planının (Ek-6) Bakanlığa sunulması Deneme yakması planının uygun olması durumunda deneme yakması tarihi belirlenmesi Bakanlık Kontrolünde Deneme yakması gerçekleştirilmesi Hazırlanan Deneme yakması raporunun Bakanlığa Sunulması Raporun incelenmesi ve Lisans verilmesi (3 yıl) 37

38 Çamurdaki organik ve inorganik maddelerin havasız ortamda anaerobik mikroorganizmalar tarafından parçalanıp metan ve karbondioksite dönüştürülmesi işlemidir. Yakın zamanda çürütücü performans ve veriminin artırılmasına yönelik çalışmalar mevcuttur. Çamur ön arıtımı (dezentegrasyon) Yardımcı substratların kullanımı (Co-digestion) 38

39

40 Biyogaz Çevrimi Güneş enerjisi Fotosentez Hayvansal Artıklar Tarımsal Ürün ve Artıklar Endüstriyel Proses Atıkları İnsan Faaliyetleri Sonucu Oluşan Atıklar Enerji Bitkileri Gübreleme H 2 O CO 2 Organik Atıklar Anaerobik Çürütme Biyogaz Elektrik/Isı Enerjisi

41 ANAEROBIC DIGESTION

42 Avantajlar Düşük atık biyokütle giderim masrafları Klorlanmış organik toksisite seviyelerinin azaltılması Mevsimsel arıtma kolaylığı Aerobik arıtmaya kıyasla daha az biyokütle ve çamur üretimi Patojenlerden arındırılmış çamurun toprak şartlandırıcı olarak kullanımı Koku giderimi Düşük donanım ve işletme maliyeti

43 Biyokütlenin gelişimi için uzun bekleme süreleri Sülfat oluşumunda sülfit ve koku oluşur. Düşük sıcaklıklarda düşük kinetik hızları Dışardan ısı girdisi ihtiyacı Sıcaklık, ph gibi parametrelerin sıklıkla kontrolü gerekliliği Anaerobik ortamdaki metan fermantasyon bakterilerinin çok hassas organizmalar olması

44 Teşekkürler... 44